矿用挖掘机的总体设计 毕业论文.doc
《矿用挖掘机的总体设计 毕业论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《矿用挖掘机的总体设计 毕业论文.doc(39页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、矿用挖掘机的总体设计摘 要挖掘机行业是工程机械行业的排头兵,大型矿用挖掘机可以实现完全机械化,具有机械化自动化程度高、斗容量大、环保性能好、挖掘效率高、进度快、机动性能好等优点,故在在冶金、能源、矿山等方面有广泛的应用。由于常常在野外和露天作业,工作环境十分恶劣,要求挖掘机的各个装置既要结构合理,性能安全可靠又要尽可能降低成本。总体设计是挖掘机设计中极其重要的环节,挖掘机的总体设计就是根据设计说明书中所要求的规格及使用条件,合理的选择机型、性能参数、整机尺寸及各主要部件的结构形式并进行合理布置。本文通过对挖掘机总体布置,机器外型尺寸的确定,动臂铰点位置的确定,合理接地比压的确定,提升、推压、回
2、转、行走电动机功率的确定,最小转弯半径的确定,铲斗容量的计算、生产率的计算、平衡及配重的计算、工作装置的受力分析等实现其对挖掘机的总体设计。本文还介绍了挖掘机国内外发展的现状及趋势、挖掘机的结构组成及工作过程,动臂结构原理及其功能。使用AutoCAD2006软件绘制挖掘机总体布置图、动臂焊接结构图及铲斗、斗杆等零件图。通过CATIA建立动臂三维模型导入PRO/E中进行有限元强度分析,校核动臂设计效果。关键词:矿用挖掘机 总体设计 工作装置设计 有限元分析AbstractExcavator industry is the vanguard of the construction machiner
3、y industry, large-scale mining excavator can achieve full mechanization, with a high degree of mechanization and automation, fighting capacity, performance and environmental protection, high efficiency, faster progress, good mobility and many other advantages, so it is widely used in broad places li
4、ke Metallurgy, energy, mining and other aspects of industry. As it is often work in wild and open-air, the negative working environment require various devices excavator with a rational structure, performance, safety and reliability as well as reduce costs as much as possible. Collectivity Design Of
5、 8m Mining Excavator is the important part of the overall design process.Excavator design is according the design specification of the specifications and conditions which required of Design Manual to choice a reasonable models,general layout excavators, machine determine the size of appearance, Boom
6、 hinge location identification, reasonable ground pressure than the identification, upgrade, pushing pressure, rotation, the determination of operating motor power, the determination of the minimum turning radius, shovel fighting capacity, productivity, weight and balance calculations and work force
7、 analysis, thus to finish the overall design of 8 Cubic meters excavator.This paper describes the domestic and foreign development of excavators status and trends, as well as the composition and structure of the excavators working process., the principle and function of the boom . Using the AutoCAD2
8、006 software to draw the excavators overall layout, the structure of the welding boom and bucket and other part maps. Through the software of catia to estabishment three-dimensional model of strength and then put it into PRO/E to make the finite element analysis.Key words: mining excavators, overall
9、 design, Collectivity design finite element analysis35目录第一章 绪论11.1 机械式挖掘机概述简介11.2 国内外机械式挖掘机发展21.2.1 国外的发展现状及趋势21.2.2 国内的发展现状及趋势31.3 本设计的研究主要内容、目的及意义4第二章 机械式挖掘机结构原理62.1 机械式挖掘机结构62.2 机械式挖掘机工作原理62.3机械式挖掘机各部分的构成72.4 动臂结构原理介绍72.4.1动臂整体概述72.4.2 动臂各部分功能概述8第三章 工作装置的设计计算113.1概述113.2动臂强度计算123.3平台回转时动臂的强度验算153
10、.4平台回转时动臂强度验算203.5平台回转时斗柄的强度计算23第四章 挖掘机稳定性分析及生产效率计算244.1挖掘机最小平衡重计算244.1.1确定允许的最小平衡重244.1.2确定合理的平衡重264.2挖掘机的稳定性计算284.2.1 正常工作时最不利的情况294.2.2 挖掘机在工作面内以最大挖掘力挖掘障碍的情况294.3单斗挖掘机的生产率计算30第五章 动臂模型的建立及其有限元分析325.1 CATIA软件简介325.2 CATIA建立动臂模型335.3 动臂有限元分析345.4 结论34致 谢35参考文献36第一章 绪论1.1 机械式挖掘机概述简介我国是一个发展中国家,在辽阔的国土上
11、正在进行大规模的经济建设,这就需要大量的土石方施工机械为其服务,而挖掘机是最重要的一类土石方施工机械。世界各国经验表明,露天开矿由于可以采用大型采矿设备,故产量大,适应对矿物日益增长的需求量的要求;漏填开采比井下开采效率高510倍,而成倍低12倍;基本建设速度快1倍,容易实现自动化采矿,生产安全、回采率高,经济效果好等优点。目前,国内外大型露天矿山开采工艺,主要有间断式、连续式和半连续式三种。间断式开采历史悠久,技术发展比较成熟,它主要应用的设备有钻孔机械、单斗挖掘机、矿用自卸汽车或机车运输,其特点是装载和运输都是间断式作业。连续式开采用于煤矿,主要设备为斗轮挖掘机,皮带运输机、转载机和排土机
12、。半连续式开采应用于深凹露天矿山,其特点是挖掘装载工作是间断的,而后部运输是连续作业,漆树要设备有单斗挖掘机、汽车、破碎机组、胶带运输机和排土机等。我国矿山主要采用的是间断式开采,而小龙潭煤矿用连续式开采。挖掘机是露天矿间断式开采的主要设备,它达到完全机械化、效率高。据统计1台1立方米的单斗挖掘机在四级土壤中挖掘功率相当于400人的劳动量;而1台日产量为20万立方米的斗轮挖掘机可以代替56万人的劳动量,可见其惊人的生产能力。我国露天矿开采规模小,技术水平较低。目前小型露天矿主要设备是孔径为150200mm的潜孔钻机和部分孔径为250310mm的牙轮钻机,斗容量为34立方米的单斗挖掘机,载重量为
13、15、20、27.5t的自卸汽车。而年产量在1000万t级的露天矿配套设备有250310mm孔径的牙轮钻机,斗容量为1016立方米的单斗挖掘机和载重量为100t的电动轮自卸车。对于生产量大于1000万t级到1500万t级的电动轮自卸车。根据我国“七五”规划,新建、扩建后露天开采的六大煤矿、四大煤矿和两个同矿工需要机械式单斗挖掘机812立方米的41台,16立方米的23台,26立方米的26台,14立方米正铲液压挖掘机12台,其它配套有自卸汽车68108t的141台,154t自卸汽车251台。但是,当时我国挖掘机生产能力远远不能满足这一要求。近几十年我国过挖掘机行业和工程技术人员作出了巨大的努力,取
14、得了很大的成就。露天煤矿开采配套设备中挖掘机是主要设备,在设备投资,经济效益上都起主导作用。机械式单斗挖掘机是一种重要的工程机械,它利用单个铲斗挖掘和铲装土壤和石块,被广泛地应用于土方施工中的挖土工作,矿山工程中的剥离表土工作,以及采掘矿石和装载工作中。它对于减轻繁重的体力劳动、加快施工速度、提高劳动生产率能够起到很大作用。 矿用挖掘机是具有悠久历史的采装设备,其特点是斗容量大,作业效率非常高。1.2 国内外机械式挖掘机发展1.2.1 国外的发展现状及趋势工业发达国家的挖掘机生产较早,挖掘机生产厂家较多且系列齐全,法国、德国、美国、俄罗斯、日本是斗容量3.5-40m3单斗挖掘机的主要生产国,从
15、20世纪80年代开始生产特大型挖掘机。从20世纪后期开始,国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展:1. 开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。挖掘机出现微型化、一机多用化方向发展。2. 迅速发展全液压挖掘机,不断改进和革新控制方式,使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。3. 重视采用新技术、新工艺、新结构,加快标准化、系列化、通用化发展速度。4. 更新设计理论,提高可靠性,延长使用寿命。5. 加强对驾驶员的劳动保护,改善驾驶员的劳动条件。6. 迅速拓展电子化、自动化技术在挖掘机上的应用
16、。1.2.2 国内的发展现状及趋势我国的矿山工程机械起步于20世纪60年代中期,由当初的测绘仿制发展到了目前的研制开发。近年来,随着我国经济的高速发展,对资源产品的开采使用以规模化、高效化和清洁化为主要方向,建设大型矿业基地将成为煤炭行业发展,冶金工业也面临矿山大型化和设备大型化的发展趋势,这些使国内市场对挖掘机械的需求保持上升的态势,促进了国内挖掘机生产技术的不断发展。在徐挖、太重、柳工、三一等国内挖掘机制造企业的努力下,外资品牌挖掘机一统天下的情况正在改善,不过露天矿山所使用的20至50立方米大型矿用挖掘机,一直全部为进口或与外国公司合作生产的产品,其核心制造技术被国外公司所垄断的局面还有
17、待进一步改善。面对外资咄咄逼人的竞争态势,徐挖努力加强与国内同行彼此间的交流和合作,同时不断从国外引进世界尖端研发技术和研发手段,并与著名大学不断合作研发,在挖掘机技术发展上作出了不少成果。太重作为我国最早生产制造大型矿用挖掘设备的企业,其大型挖掘机的研发经历了原始创新、合作制造和引进消化吸收再创新三个阶段,发展步伐一直在国内的前列。2006年以来太重成功的研制了具有完全知识产权的20m 、27m的挖掘机,并在神华准格尔能源有限公司投入使用,打破了国外公司在大型矿用机械的产品和技术垄断,也使公司成为世界上少数几个自主生产大型矿用机械的企业之一。不过总的来说,目前我国机械与国外工业发达国家还有很
18、大差距:产品档次不高,质量、可靠性较差;现有总体工艺装备水平低;技术工人水平低,技能人才缺乏;自主开发能力弱等。我们还根据自身的实际情况,发展适合我国工程建设的机械,同时紧跟科技发展趋势开发科技含量高的产品,达到同国外企业竞争的目的。1.3 本设计的研究主要内容、目的及意义挖掘机和其他机器一样,都是由许多零件,部件相互组合而成的一个整体。它的性能不仅决定于各个零件、部件设计的是否合理,而更主要的是决定于各部件性能的相互协调。换句话说,挖掘机的总体设计对整机的性能起着决定性的影响。如果设计中缺乏对整机的全面考虑,即使各部件设计的良好的,但他们组合在一起却不一定能获得良好的性能。挖掘机的总体设计的
19、主要内容是:(一) 挖掘机主要参数的确定;(二) 挖掘机各主要机构结构方案的确定;(三) 动力装置和传动系统的确定;(四) 各主要机构的作用力、速度、功率等的分析计算;(五) 挖掘机生产率的计算;(六) 挖掘机稳定与平衡的计算;(七) 绘出总图和部件草图。长期以来我国挖掘机设计一直沿用传统的设计方法,利用经验公式首先作出一系列可行方案,然后在这些方案中找出一个比较好的投入生产。这种方法工作量大,设计周期长,设计质量低,而且得出的方案也不一定是最优方案。它已不能适应现代挖掘机产品设计的要求。在挖掘机设计过程中,机构参数的确定是一件非常复杂的工作,影响这些参数的因素也很多,所有这些参数之间相互制约
20、,所以我们有必要采用先进的设计方法来设计挖掘机的工作参数,进而提高挖掘机设计水平、产品质量、效率和竞争能力。 为适应日益激烈的市场竞争,国内各厂家在引进国外先进设备的同时,也积极地对其进行消化吸收并进而为更新换代作准备,力争能够自力更生地制造高效率、大容量的挖掘机来装备国民经济各部门。大型矿用挖掘机主要配装大型自卸车,用于大型露天矿的开采铲装,它以其作业效率高,作业能力强而成为大型露天矿开采的重要设备,在矿山开采和生产中的作用和地位十分重要。动臂作为矿用机械式单斗挖掘机工作装置的重要组成部分,本课题研究了它的结构的参数化设计方法及程序实现,设计完成后利用开发好的参数化设计模块,通过输入一些关键
21、的参数,在几分钟内实现大型矿用机械式单斗挖掘机动臂的快速建模和自动装配,为后期动臂的静力学和动力学分析提供模型,并可通过分析结果选择更优的参数输入设计模块,建立出优化后的动臂模型。避免了普通建模时耗时、重复的劳动,大大节省了建模时间,同时利用该模块也为产品的系列化开发提供了很大方便。第二章 机械式挖掘机结构原理2.1 机械式挖掘机结构2.2 机械式挖掘机工作原理正铲工作装置主要由动臂、斗柄、铲斗和推压轴组成。动臂下端铰接于平台上,上端通过滑轮用变幅钢绳保持其固定位置,调节变幅钢绳长短,可调整动臂的倾角。铲斗提升钢绳,下降则靠铲斗自重。为保证挖掘,推压轴能够推出斗柄,斗柄也可以绕推压轴转动。 工
22、作时,钢绳提升铲斗,同时推压轴把斗柄推向工作面。铲斗提升也推压同时动作,在运动中使斗子装满铁矿石,然后离开工作面,回转到卸载处,卸载后再回到工作面开始下一次的挖掘工作。在工作中可以调节斗柄的伸缩量,以调整铲斗位置,以便挖掘或卸载。卸载是打开斗底,铁矿石靠自重卸出。2.3机械式挖掘机各部分的构成(一) 工作装置 包括挖掘土壤的铲斗和支持铲斗的构件,后者是动臂以及把铲斗和动臂连起来的构件(斗柄、推压机构或钢丝绳等)。(二) 支撑行走装置 支撑整个机体,保证机器的运行,在中小型单斗挖掘机中,用轮胎或双履带行走装置,在大型单斗挖掘机中,用步行式行走装置或四履带、八履带行走装置。(三) 动力装置和传动机
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 矿用挖掘机的总体设计 毕业论文 挖掘机 总体 设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-3961148.html